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Serie correlación geológica

On-line version ISSN 1666-9479

Ser. correl. geol. vol.35 no.1 San Miguel de Tucumán June 2019

 

ARTICULOS

Geoquímica y geocronología de las rocas ígneas de la Formación Cachi, en el Valle Calchaqui, Argentina

IGNEOUS ROCKS OF CACHI FORMATION: GEOCHEMISTRY AND GEOCHRONOLO-GY IN THE CALCHAQUI VALLEY, ARGENTINA.

 

Hubert Miller1, Anette Lork1, Alejandro J. Toselli2, Florencio G. Aceñolaza2

1) Department für Geo- und Umweltwissenschaften, Luisenstrasse 37, D-80333, Munich, Germany.
2) INSUGEO, CONICET-UNT. insugeohm@tucbbs.com.ar. Miguel Lillo 205, 4000 S.M. de Tucumán, Argentina.

 


Resumen: Las sierras de Paler mo, Cachi y Molinos, de la provincia de Salta, for man parte de la Cordillera Oriental que está constituida por un basamento meta-sedimentario correspondiente a la For mación Puncoviscana, con edad máxima de sedimentación de 527 Ma la cual, es posteriormente afectada por un evento defor mativo-magmático-metamórfico que se conoce como orogenia Tilcárica que constituye la culminación del lapso Ediacarano-Terreneuviano. Con posterioridad, durante un nuevo evento orogénico se originan los intr usivos tonalítico-trondhjemíticos y grano-diorítico-graníticos de la Formación Cachi, así como los gneises- migmatitas y flitas-esquistos moteados del Complejo La Paya. Las edades de los intr usivos y las metamorftas asociadas están comprendidas entre 488 y 453 Ma (Cámbrico Superior - Ordovícico Superior), las cuales fueron deter minadas por U-Pb en circones y monacitas. Por otra parte, se utiliza en la interpretación genética de los intr usivos las relaciones 87Sr/86Sr cuyos valores van de 0,70330 a 0,70394, en tanto que las rocas de la For mación Puncoviscana registran relaciones entre 0,71275 y 0,71327. Las rocas ígneas están constituidas esencialmente por feldespatos y cuarzo con biotita y piroxenos. La amplia variación en la composición de las plagioclasas de labradorita a albita, evidencia el rápido ascenso y enfriamiento de los plutones, así como la super vivencia de los piroxenos. Las tonalitas-trondhjemitas son bajas en potasio y con relaciones K2O/Na2O <1; en tanto que las granodioritas-granitos son altas en potasio, con relaciones K2O/Na2O >1. La distribución de los datos químicos proyectados en diferentes diag ramas, descarta un origen común de las asociaciones, que no se podrían haber formado por fenómenos de cristalización fraccionada, sino que apoya la hipótesis de protolitos sedimentarios diferentes con participación subordinada de material mantélico, como podrían ser los basaltos sub-alcalinos de Río Blanco, con una edad algo mayor. A este tipo de rocas los consideramos como posibles precursores de este magmatismo y junto con las trondhjemitas Tres Tetas representarían los magmas más primitivos de esta suite magmática. Esta asociación de tona-litas-trondhjemitas y granodioritas-granitos, es única en el Ciclo Famatiniano y respondería a una tectónica transtensiva, con escasa o nula convergencia y relacionada a un borde continental activo durante el desar rollo de un arco de islas continental.

Palabras clave: Tonalitas-trondhjemitas y granodioritas-granitos. Formación Cachi. Complejo La Paya. Ciclos Pampeano/Famatiniano.

Abstract: The basement of the Palermo, Cachi and Molinos ranges, in Salta province, are part of the Eastern Cordillera and is composed by a meta-sedimentary basement corresponding to the Puncoviscana Formation, with a maximum sedimentation age of 527 My, that is the culmination of Ediacaran-Terreneuvian period. This formation is affected by magmatic-metamorphic events that gives rise to the tonalitic-trondhjemitic and granodioritic-granitic intrusives of Cachi Formation and too the gneisses-migmatites, phyllites and spotted schists of La Paya Complex. The ages of the intrusives and associated metamorphites are between 488 and 453 My (Upper Cambrian - Upper Ordovician), which were determined by U-Pb zircons and monazites. Likewise, the 87Sr/86Sr ratios values varies from 0.70330 to 0.70394 are applied to the genetic interpretation of the intrusives, while the rocks of the Puncoviscana Formation register relations between 0.71275 and 0.71327. The igneous rocks are formed essentially by feldspars, quartz, biotite and pyroxenes. The wide variation of the plagioclase compositions, from labradorite to albite, evidences the rapid up rise and cooling of the plutons, as well as the survival of the pyroxenes. The tonalite-trondhjemite rocks are low in potassium and with ratios K2O/Na2O<1; while granodiorite-granite rocks are high in potas-sium, with K2O/Na2O>1 ratios. The distribution of chemical data projected in different diagrams, discards a common origin of the magmatic associations, which could not have been formed by fractional crystallization phenomena, but supports the hypothesis of different sedimentary protoliths with probably subordinate participation of the mantle material, such as Rio Blanco sub-alkaline basalts, with a somewhat older age. This magmatic association is unique in the Famatinian Cycle and would respond to a transtensive tectonics, with little or no convergence and related to an active continental margin during the development of a continental islandarc.

Key words: Tonalites-trondhjemites and granodiorites-granites. Cachi Formation. La Paya Complex. Pampean/Famatinian Cycles.


 

Ubicación, introducción y objetivos

La región estudiada, cubre los faldeos orientales de las sierras de Palermo, Cachi y extremo norte de Molinos, en el ámbito de la Cordillera Oriental, hasta el valle Calchaquí, ubicándose al oeste de la RN 40 que constituye su límite oriental. El sector está comprendido entre, un poco al N de la localidad de La Poma hasta la zona de La Angostura, a lo largo de aproximadamente 100 km en dirección N-S, entre las latitudes 24º40´ a 25º30´S (Figura 1). Los aforamientos están constituidos esencialmente por basamento metamórfico representado por las meta-sedimentitas de la Formación Puncoviscana que se ha depositado en el lapso Ediacarano-Terreneuviano. El mismo, fue intruido por los plutones Ordovícicos de la Formación Cachi, los cuales se relacionan genética y temporalmente mente con las metamorftas del Complejo La Paya.

La investigación que se lleva a cabo cubre aspectos petrográficos, geoquímicos y geocro-nológicos, utilizando determinaciones mineralógicas mediante microscopía tradicional y microsonda, así como análisis químicos de elementos mayores, menores, trazas y tierras raras.

Las edades fueron determinadas mediante isotopía U-Pb convencional sobre circones y monacitas, con el apoyo de isótopos de estroncio e isócronas Rb-Sr, que permiten ajustar la edad de las rocas intrusivas y de su entorno metamórfico. Los estudios incluyen también datos geológicos regionales y estructurales, que permiten correlacionar temporalmente a los diferentes grupos litológicos para tratar de reconstruir la evolución del basamento íg-neo-metamórfico de los Andes Centrales en el noroeste argentino; así como la interpretación de la asociación única en el desarrollo del Ciclo Famatiniano, de trondhjemitas-tonalitas con granodioritas-granitos.

Entorno geológico y antecedentes

Las sierras de Palermo, Cachi y Molinos han sido largamente estudiadas en sus aspectos estratigráficos y cuya unidad más antigua es el basamento metamórfico representado por la Formación Puncoviscana. El nombre fue acuñado por Turner (1960) en la sierra de Santa Victoria y posteriormente es utilizado también para todo el basamento meta-sedimentario de la Cordillera Oriental (Turner, 1972). El término Formación La Paya fue acuñado por Aceñolaza y Toselli (1976) y posteriormente designado como Complejo La Paya (Toselli y Rossi de Toselli, 1990a-b) para el conjunto litológico formado por esquistos moteados, gneises y migmatitas, productos de mayor metamorfsmo, que transformó a los meta-sedimentos de la Formación Puncovisca-na. Finalmente a los intrusivos plutónicos que intruyen en las metamorftas, se agrupan con el nombre de Formación Cachi. Arealmente, el Complejo La Paya constituye el 54% de los aforamientos, la Formación Puncoviscana el 34% y los intrusivos de la Formación Cachi con sólo el 12% de la superficie.

 


Figura 1. Mapa geológico de las sierras de Palermo, Cachi y Molinos, Cordillera Oriental NO-argentino con las localidades de estudio de rocas ígneas y metamórficas. 1- Aguas Calientes. 2- Tres Tetas. 3- El Alto. 4- La Paya. 5- Las Cabritas. 6- Cachi. 7- Vallecito. 8- El Brealito. 9- Incauca. 10- Las Pampitas. No se han incluido los intrusivos de Finca Colomé, La Angostura y Pumayaco, situados más al sur. / Figure 1. Simplifed geological map of Palermo, Cachi and Molinos ranges with location of igneous and me-tamorphic rocks. 1- Aguas Calientes. 2- Tres Tetas. 3- El Alto. 4- La Paya. 5- Las Cabritas. 6- Cachi. 7- Vallecito. 8- El Brealito. 9- Incauca. 10- Las Pampitas. Finca Colomé, La Angostura and Pumayaco intrusives are not included.

Entre los autores que trabajaron intensamente en esta región deben mencionarse: Salfity et al. (1975); Moya y Salfity (1982); Turner y Mon (1979); Jezek (1990); Mon y Hongn (1988, 1996); Méndez et al. (2006); Mon et al. (2017) etc. Mientras que los aspectos geocronológicos fueron desarrollados entre otros por: Borrello (1969, 1971); Halpern y Latorre (1973); Aceñolaza y Toselli (1981); Coira et al. (1982); Galliski (1983); Hongn y Seggiaro (2001); Sola et al. (2006); Hauser (2011).

 

Ciclo Pampeano - Formación Punco-viscana

Las rocas sedimentarias silico-clásticas constituidas por pelitas y psamitas con baja madurez constituyen la Formación Puncoviscana. Las mismas se habrían originado en respuesta a un transporte sedimentario relativamente breve sin procesos mayores de reciclaje, que no permitió la maduración del material, ni alteración avanzada, que se refeja en los clastos de feldespatos frescos o con débil alteración. Las rocas de esta formación son de grano medio a fino y están pobremente seleccionadas, con altos contenidos de matriz, que hacen difícil realizar la cuantificación de los minerales, por lo que su caracterización se realiza esencialmente utilizando diagramas geoquímicos y técnicas de rayos-X.

El contenido de trazas fósiles corresponde a asociaciones de Nereites, que son coherentes con las edades ediacaranas obtenidas a partir de los circones detríticos y en concordancia con el paleo-ambiente sedimentario, el cual es más antiguo que los niveles que contienen Oldhamia que es típica para el Terreneuviano, pero que no ha sido encontrada en estas sierras.

Las secuencias de la Formación Punco-viscana, han sido modificadas por fenómenos térmico-deformativos de diferentes intensidades, que no permiten establecer con seguridad los espesores reales y relaciones de las secuencias meta-sedimentarias, aunque la temperatura alcanzada, siempre ha sido baja, correspondiente a la Facies Sub-esquistos Verdes y sólo excepcio-nalmente alcanza a la Facies Esquistos Verdes.

Las rocas de esta formación, presentan rasgos geoquímicos derivados de rocas sedimentarias cuarzosas e ígneas ácidas, que pertenecen a la corteza continental superior, las cuales conservan muchos de sus caracteres originales (Toselli y Rossi de Toselli, 1990a). Suelen presentar delgados niveles tobáceos intercalados en las secuencias, como los descritos por Omarini y Alonso (1987) al NE de Cachi y por Esyola et al. (2011) en la Sierra de Santa Victoria. Asimismo, son importantes los contenidos en circones detríticos como los estudiados por Lork et al. (1990, 1991) con edades U-Pb de 583 y 527 Ma, en la sierra de Cachi.

Ciclo Famatiniano

Complejo La Paya

En los aforamientos del Complejo La Paya se distinguen dos grupos litológicos diferentes. Uno, típico del metamorfsmo de contacto, constituido por flitas moteadas, esquistos moteados y esquistos nodulares; mientras que el segundo grupo está constituido por gneises y migmatitas, que se habrían formado en respuesta al ascenso de domos térmicos asociados con los plutones y relacionados con la fuerte deformación.

Los esquistos moteados y nodulares, son de colores grises a verdosas, con brillo satinado, conservan aún cierta estratificación original y es común el desarrollo de venas cuarzosas que ha menudo desarrollan pliegues ptigmáticos. Estos en general se restringen a las inmediaciones de los contactos con los intrusivos y están representados por esquistos oscuros, cuarzo-micáceos con motas y nódulos de clorita, biotita y cordierita, con desarrollo de esquistosidad bien definida. Las flitas moteadas corresponden a la Facies Esquistos Verdes, que son el resultado del efecto térmico de los intrusivos, constituyendo zonas de transición a la Formación Puncovis-cana. Adams et al. (1990) obtuvo edades K-Ar sobre roca total, de 451 - 472 Ma, en la zona de Rancagua, para el metamorfsmo de "Muy Bajo Grado o Facies Sub-esquistos Verdes", que se relaciona con las intrusiones de la misma edad.

Los gneises y migmatitas, de granulometría mediana, se desarrollan regionalmente en las inmediaciones o envolviendo a las áreas de contacto de los intrusivos y corresponden a la Facies Anfbolitas. Se caracterizan por sus colores claros y composición cuarzo-feldespática. Poseen desarrollo marcado de bandeado composicional, conteniendo con frecuencia nódu-los de cordierita junto a la biotita dominante y moscovita.

Formación Cachi

Este nombre formacional fue propuesto por Turner (1960, 1961) para caracterizar a los intrusivos de los Nevados de Palermo y de Cachi, a los que asignó edad precámbrica, aunque con posterioridad diversos autores demostraron que pertenecen al Ordovícico.

Asimismo, la naturaleza y edad de las trondhjemitas de estas sierras, fueron investigadas por Galliski (1981); Galliski y Miller (1989); Galliski et al. (1990); Lork et al. (1989); Schön y Miller (1989); Schön (1991); Lork y Bahlburg (1993); Toselli y Rossi (1990); Mon et al. (2017) y Méndez et al. (2006). Por su parte, el cortejo de pegmatitas y su mineralización, que fueron estudiadas por Galliski (1981) y Blasco y Zappettini (1995) se inyectan en las metamorftas de bajo grado y genéticamente se asocian con el mismo evento tectónico-meta-mórfico que generó al Complejo La Paya.

La Formación Cachi, está constituida por dos grupos ígneos sincrónicos estrechamente relacionados, uno representado por T-T (trondh-jemitas-tonalitas), y otro por G-G (granitos-gra-nodioritas y localmente pegmatitas), que definen suites magmáticas bi-modales, que están claramente representadas en el diagrama de Arth et al. (1978) (Figura 2A), que se complementa con el diagrama de Barker y Arth (1976), los cuales separan a las dos tendencias evolutivas, una la que corresponde a las T-T, que es diferente de la tendencia calco-alcalina de las G-G (Figura 2B).

Las dos asociaciones presentan diferencias sig-nificativas en su composición modal, que refejan sus contrastes químicos y diferente participación de fuidos. A pesar de lo cual, ambos grupos muestran tendencias evolutivas ácidas leucocráticas análog as, con colores g ri-ses a blanquecinos, que evidencian que su origen habría estado relacionado con anomalías en el manto y fusión parcial cortical diferencial, que habrían controlado la formación de estas rocas calco-alcalinas con diferentes relaciones sodio-potasio, en ambientes geotectónicos cambiantes de arco volcánico a margen continental activo, con caracteres distensivos o transtensivos.

 


Figura 2. A: Diagrama nor mativo, Albita-anortita-ortosa (Ab-An-Or) de Barker y Arth (1976), que separa los campos de granitos, trondhjemitas, tonalitas, granodioritas y cuarzo-monzonitas. B: Diagrama "CaO-Na2O-K2O", mostrando dos tendencias evolutivas de las suites magmáticas: calco-alcalina (línea de puntos) y trondhjemítica-tonalítica (línea continua). Cuadro con referencias: A: T-T El Hueco. B: T-T El Alto. C: Basalto Río Blanco. D: T-T Vallecito. E: G-G La Paya. F: G-G La Angostura. G: G-G Colomé. H: T-T- Tres Tetas. I: G-G Incauca. J: T-T- Cachi. K: G-G El Brealito. L: G-G. Las Cabritas. M: G-G Pumayaco. (T-T: tonalita-trondhjemita; G-G: g ranodiorita-g ranito). / Figure 2. A: Albite-anorthite-ortose (Ab-An-Or) nor mati ve diagram, after Barker and Arth (1976), with discrimination felds of: granite, tr ondhjemite, tonalite, granodiorite and quartz-monz onite. B: Diagram "CaO-Na2O-K2O", showing two evolutionar y tr ends of magmatic suites: calcalkaline (dotted line) and tr ondhjemitic-tonalític (solid line). Squar e with r efer ences: A: T-T El Hueco. B: T-T El Alto. C: Basalto Río Blanco. D: T-T Vallecito. E: G-G La Paya. F: G-G La Angostura. G: G-G Colomé. H: T-T- Tres Tetas. I: G-G Incauca. J: T-T- Cachi. K: G-G El Brealito. L: G-G . Las Cabritas. M: G-G Pumayaco. (T-T : tonalite-tr ondhjemite; G-G: granodiorite-granite).

 

 

Las formas en planta que desarrollan los intrusivos, sus tamaños y relaciones con las rocas de caja, permite asignarlos a distintas tiempos de intrusividad controlados por el ambiente geotec-tónico epizonal en el cual se han emplazado y cuyos caracteres son pre-, sin- y tardío-cinemáticos (Schön, 1991) que se relacionan genéticamente con los gneises y migmatitas que los envuelven.

Los intrusivos en general, muestran importantes similitudes petrográficas, son leucocráticos, constituidos esencialmente por plagioclasa y cuarzo, que definen las composiciones T-T, que gradan a rocas con contenidos mayores en feldespato alcalino, que definen a las G-G. La textura dominante es holocristalina, hipidiomórfica, con granulometría mediana. Variedades porfídicas ocurren localizadas en zonas de borde de los intrusivos, las cuales suelen desarrollar localmente foliación tectónica definida por la orientación preferencial de láminas de bioti-ta y fenocristales de feldespatos. Ocasionalmente, donde la foliación y la lineación están bien defini-das, se orientan paralelamente con la estructura del Complejo La Paya (Hongn et al., 2001).

Las variaciones composicionales de las plagioclasas fueron estudiadas mediante microsonda por Schön (1991), reconociendo desde plagioclasas zoneadas relícticas tempranas de An57-36, que muestran fuerte alteración, especialmente en zoicita. Otro grupo de plagioclasas son xeno-mórficas intersticiales de origen tardío con composición <An9 y están presentes en granitos y granodioritas. Las plagioclasas zo-neadas con alteración fuerte tienen composiciones de An50-11y las que tienen alteración débil la composición varía de An48-10. Otro grupo de plagioclasas son hipidiomórficas y se desarrollan en las trondhjemitas porfídicas con composición de An26-18 (Figura 3A). Accesorios comunes lo constituyen biotita, moscovita, epidota y cordierita parcialmente pinitizada, además se encuentra apatita, allanita, circón y monacita. Schön (1991) identifica en algunas trondhjemitas, mediante microsonda la presencia de los clino-piroxenos (dióp-sido-hedenbergita y augita) (Figura 3B).

Un ejemplo especial es la trondhjemita Incauca, que es un intrusivo sin-cinemático originado, emplazado y deformado en un ambiente dinámico (Figura 4- foto satelital), cuya forma estuvo controlada por esfuerzos dextrales no coaxiales. Su edad Rb-Sr sobre roca total es de 479+/-1 Ma (Lork, inédito) y sus caracteres geoquímicos son diferentes por ejemplo, al álcali-granito La Paya cuya edad U-Pb en monacita es de 468 Ma. Ambos intrusivos, se diferencian de las T-T y G-G cálcicas, calco-alcalinas y alcalino-cálcicas, utilizando las relaciones P2O5 vs. Zr, propuesta originalmente por Winchester y Floyd (1975) para las rocas volcánicas (Figura 5 A).


Figura 3. A: Diagrama experimental de los feldespatos de Yoder et al. (1957) para 5 kbar de PH2O, con los campos de plagioclasas y feldespatos alcalinos. B: Diagrama de piroxenos "Wo-En-Fs" (wollastonita-enstatita-ferrosilita), que delimita los campos del diópsido, hedenbergita y augita (Morimoto, 1988). / Figure 3. A: Experimental feldspars diagram after Yoder et al. (1957) for 5 kbar PH2O. B: Pyroxene diagram "Wo-En-Fs" (wollastonite-enstatite-ferrosilite), showing the diopside, hedenbergite and augite felds (Morimoto, 1988).

 


Figura 4. Imagen satelital de la trondhjemita sin-cinemática Incauca, mostrando deformación dextral no-coaxial, desarrollado en migmatitas y gneises del Complejo La Paya (tomada de Google Earth). / Figure 4. Syn-kynematic Incauca granite satellite image, showing non-coaxial dextral deformation, developed in the migmatite - gneisses of La Paya Complex (from Google Earth).

 

Otro intr usivo sintectónico es el leuco-g ranito Pumayaco, que se encuentra en el extremo norte de la Sier ra de Molinos y fue descrito por Sola et al. (2066), con desar rollo lenticular concordante dentro de las migmatitas del Complejo La Paya. El mismo, se ubica en las proximidades del Granito post-tectónico de La Ang ostura descrito por Cisterna (1986). Dichos autores deter minan mediante diagramas concordia en circones la edad de 466,5+/-3 Ma, que también cor responde a la metatexita de la cual for ma par te. Los resultados son coherentes con los obtenidos por Lork et al. (1989) en el g ranito post-tectónico La Ang ostura, mediante circones con 453/+25/-27 Ma y en monacitas con 462+/-1 Ma. Caracteres sin-tectónicos similares evidencian la trondhjemita Tres Tetas (Galliski y Miller, 1989) y el basalto Río Blanco (Hauser, 2011) que además muestran en el diagrama Rb/Zr vs. Y, caracteres geoquímicos evolutivos primitivos (Figura 5B), diferentes a los intrusivos más maduros, que corresponderían a arcos de islas continentales.

 


Figura 5. Diag ramas con tendencias evolutivas de los magmas. A: Diag rama P2O5 vs. Zr de Winchester y Floyd (1975) caracteriza a los intrusivos como tholeíticos. B: Diagrama Rb/Zr vs. Y muestra diferentes caracteres geoquímicos evolutivos primitivos, arco de islas, continentales e intrusivos más maduros. C: Diagrama molecular de Shand (ANK vs. ACNK) que proyecta las rocas en los campos per-aluminoso, meta-aluminoso y per-alcalino. D, E, F, G: Muestran tendencias evolutivas magmáticas negativas para el TiO2, Al2O3 y F e 2O3t y MgO (las fechas indican las tendencias de la cristalización). H, I: CaO, Sr, Na2O y Rb con relación a la SiO2, desar rollan nubes sin ningún patrón evolutivo claro. L: K2O versus la SiO2 separa dos gr upos, uno bajo en K2O que corresponde a las T-T y otro alto que ag r upa a las G-G. / Figure 5. Or thogonal diagrams show the beha vior of the magmas. A: P2O5 vs. Zr after (W inchester and Floyd, 1975) characteriz e the intr usi ve as tholeitic and this classification was originally pr oposed for volcanic r ocks. B: Diagram Rb/Zr vs. Y, show dif fer ent e volutionar y geochemical characters fr om primitive, to the Island Continental Arc and mor e matur e intrusives. C: Shand molecular diagram (ANK vs. ACNK) that plot the r ocks in the per-aluminous, meta-aluminous and per-alkaline felds. D, E, F, G: Show that the magmatic evolutionar y tendencies ar e negative for TiO2, Al2O3 and Fe2O3t and MgO (the ar r ows indicate the tr end of cr ystallization). H, I: Diagrams CaO, Sr, Na2O and Rb in r elation to SiO2, constitute clouds without any clear e volutionar y patter n. L: Diagram K2O versus SiO2 discriminate tw o gr oups, one low in K2O that cor r espond to the T-T and another high that gr oups the G-G .

 

 

Asimismo, en el diagrama de Pearce et al. (1984) que usa las relaciones de Rb versus SiO2 (Figura 6D), permite establecer las tendencias evolutivas y composiciones diferentes de ambos grupos ígneos, que excluye a la cristalización fraccionada como origen de ambos grupos, en los cuales la mayoría de las rocas se proyectan en el campo WPG (granitos intraplaca) y sólo unas pocas en el campo ORG (granitos de dorsales oceánicas).

Las relaciones entre Na2O vs. K2O (peso%) en el diagrama de Smith (1982), separa claramente a las T-T, altas en Na2O, de las G-G que son altas en K2O (Figura 7A), mientras que en el diagrama Zr vs. SiO2 se desarrolla una nube sin ninguna tendencia evolutiva (Figura 7B). En el diagrama de Frost et al. (2001) los intrusivos per-aluminosos muestran caracteres variables en respuesta a la variación de los contenidos de Na2O+K2O-CaO (índice MALI) vs. SiO2 (peso %), los datos analíticos se distribuyen en los campos: cálcico, calco-alcalino, alcalino-cálcico y algunas alcalino. Con mayor frecuencia en el campo cálcico y decreciendo progresivamente hacia el alcalino (Figura 7C). Esta sistematización es coherente con la propuesta por Brown et al. (1984).

En el diag rama triangular Rb - Ba - Sr (El Bouseily y El Sokkary, 1975) se proyectan las composiciones de los intrusivos, en los campos correspondientes

 


Figura 6. A y B: Diagramas Nb e Y versus la SiO2 discriminan dos grupos litológicos, uno bajo en estos componentes que corresponden a las T-T y otro alto que agrupa a las G-G. C: El diagrama ACNK versus SiO2 (Halliday y Stephens, 1984) separa a las granodioritas y granitos (de tipo-S) de las tonalitas y trondhjemitas (de tipo-I). D: El diagrama de Pearce et al. (1984) Rb vs. SiO2 separa a los granitos de intraplaca (WPG) de los granitos orogénicos (ORG). / Figure 6. A y B: Diagrams Nb and Y versus SiO2 discriminate two lithological groups, one low in these components that correspond to the T-T and another high that group the G-G. C: ACNK versus SiO2 plot (Halliday and Stephens, 1984) separates granodiorites and granites (S-type) from tonalites and trondhjemitas (type-I). D: Diagram of Pearce et al. (1984), Rb vs. SiO2 separate intra-plate granites (WPG) from orogenic granites (ORG).

 


Figura 7. A: Diagrama Na2O vs. K2O (peso %) de (Smith (1982), separa a las tonalitas-trondhjemitas de tipo-I, de las granoriotitas-g ra-nitos de tipo-S. B: Diagrama Zr vs. SiO desarrolla una tendencia evolutiva con el aumento del contenido en SiO . C: Diagrama de Frost et al (2001) utiliza el Índice MALI (Na2O+K2O-CaO) vs. SiO (peso %), los datos analíticos se distribuyen en forma creciente en los campos: alcalino, alcalino-cálcico, calco-alcalino y cálcico. D: Dagrama "Rb-Ba-Sr" de El Bouseily y El Sokkary (1975), las rocas se proyectan en los campos de las dioritas, cuarzo-dioritas y granodioritas, así como en los campos de granitos normales y anómalos. / Figure 7. A: Diagram Na O vs. KO (weighf/o) of (Smith (1982), discrimínate tonakte-trondhjemile I-Type from granodzorite-granite S-type. B: Frost et al. (2001) diagram pht MALÍ índex (NaO+KO-CaO) vs. SiO (wáght %). The samples of T-T and G-G rocks pht progressively in th alkaHc, alkañ-calác, cahalkaHc and calác felds. C: Diagram "Rb-Ba-Sr" after El Bouseily and El Sokkary (1975), which pht th rock compositions in th felds of diorites, quart(:diorites and granodioñtes, as weüin Ae felds of normal and anornalous grandes.

 


Figura 8. Diagramas de Tierras Raras normalizadas a Corteza Continental (Rudnick y Gao, 2003). A: T-T (Trondhjemitas-to-nalitas) de Vallecito, El Alto, Cachi, El Hueco y el basalto Río Blanco, con desarrollo de una distribución bastante plana. Mientras que al álcali-granito La Paya (triángulos) muestra un enriquecimiento progresivo de las tierras raras pesadas y débil anomalía negativa de Eu. B: Idem, granito pretectónico Incauca, mostrando empobrecimiento progresivo de las tierras raras pesadas, sin anomalía negativa de Eu. / Figure 8. Rare Earth Elements diagrams normalized to Continental Crust (Rudnick and Gao, 2003). A: Vallecito, El Alto, Cachi, and El Hueco Trondhjemite-tonalite and Rio Blanco basalt, with a fairly fat distribution. While the alkali-granite La Paya (triangles) show a progressive enrichment of Heavy Rare Earth elements and weak negative Eu anomaly. B: Idem, Incauca pre-tectonic granite, showing progressive impoverishment of heavy rare earth elements, without negative Eu anomaly.

Raras normalizadas a Corteza Continental de Rud- muy débil o ausente anomalía negativa de Eu/Eu* nick y Gao (2003) que corresponde a las T-T de de 0,81, con un patrón general de suave pendiente Vallecito, El Alto, Cachi y El Hueco, que presentan desde las tierras raras livianas a las pesadas.

 

La suma de tierras raras de estos intrusivos, está entre 98 y 5 ppm, con anomalías de Eu/Eu* de 2,0-0,5. Las relaciones (La/Lu)n son de 12,4-0,3 y Eu/Sm de 0,6-0,2.

Asimismo, el basalto sub-alcalino de Río Blanco (Hauser, 2011), muestra los contenidos totales más altos y pendiente plana con muy suave enriquecimiento en tierras raras pesadas y débil anomalía de Eu; con una suma promedio de 113,24 ppm, relaciones (La/Lu)n de 1,02 y de Eu/Sm de 0,33. Mientras que al álcali-granito La Paya (triangulos) muestra un enriquecimiento en las tierras raras pesadas y débil anomalía negativa de Eu. La suma de tierras raras varía de 11 a 2,9 ppm, la anomalía de Eu/Eu* es de 0,7-0,4 y relaciones (La/Lu)n de 0,7-0,3 y Eu/Sm de 0,3-0,1. Mientras que en la figura 8B el intrusivo pretectónico tonalita-trondhjemi-ta Incauca que muestra pendientes progresivas desde las tierras raras livianas a las pesadas sin anomalía negativa de Eu. Con la suma de tierras raras entre 26-11 ppm, con anomalía de Eu/ Eu* es de 1,8-0,6 y las relaciones (La/Lu)n de 12,3-2,4 y de Eu/Sm de 0,15-0,53.

En el diagrama multi-elementos de normalización de granitoides se observa una estrecha afinidad composicional con la Corteza Continental de Rudnick y Gao (2003) con desarrollo de relaciones que varían entre 10 y 0,01, con enriquecimiento en Rb, V, Y y SiO2 (Figura 9).

Consideraciones sobre las metodologías isotópicas y sus implicancias

Los datos previos obtenidos mediante las metodologías tradicionales K-Ar y Rb-Sr, presentan fuertes incertidumbres y contradicciones, como lo muestran los resultados logrados por Halpern y Latorre (1973); Borrello (1969, 1971); Galliski (1983), Damm et al. (1986), Adams et al. (1989, 1990), etc. Asimismo, algunas determinaciones Rb-Sr previas, de granitoi-des de la Sierra de Cachi, generaron confusión con las edades modelos obtenidas mediante isócronas, que dieron valores significativamente más antiguos. En la determinación de la edad modelo del granito La Angostura (Halpern y Latorre, 1973) asumieron una relación inicial de Sr de 0,7070, que es demasiado alta para las trondhjemitas aluminosas de origen cortical, lo que condujo a un cálculo de edad mayor al real. Según Peterman (1979), las trondhjemitas mantélicas muestran generalmente bajas relaciones de 0,7026 a 0,7034, pero los contenidos de Sr en estos intrusivos, así como las bajas relaciones Sr/Y <40, indican estrecha afinidad geoquímica con las rocas de la Formación Puncoviscana. Asimismo, se hace evidente la falta de homogeneización isotópica en las rocas consideradas y también los resultados obtenidos indicarían perdida de componentes del sistema isotópico, lo cual lleva a calcular falsas edades precámbricas de las intrusiones. En el caso de los circones detríticos el problema se soluciona parcialmente con la aplicación de técnicas analíticas auxiliares, como microscopia electrónica y cátodo-luminiscencia, para poder detectar la existencia de relictos antiguos en los circones a través de cambios en la morfología y coloraciones. Esta información permite contrastar los resultados de las edades U-Pb que se obtienen en circones y monacitas, para interpretar su significado geológico. En las figuras 10A-B, se muestran monacitas idiomorfas de los granitos El Brealito y El Alto. En la figura 10C, se muestra un circón euhe-dral de origen magmático del granito El Brealito, y en la figura 10D se presenta un circón detrítico heredado, con sobre-crecimientos por efecto térmico, obtenido en el Granito Rancagua.


Figura 9. Diagrama multi-elementos de normalización de granitoides con estrecha afinidad composicional con la Corteza Continental de Rudnick y Gao (2003) con desarrollo de un patrón de las relaciones, que varían entre 10 y 0,01 y enriquecimiento en Rb, V, Y y SiO2. / Figure 9. Spider diagram of granitoids normalized to Continental Crust (Rudnick and Gao, 2003) with a plane patterns and affinity to Continental Crust and positive peaks of Rb, V, Y and SiO2 with variation between10 and 0.01.

 

 

Las metodologías analíticas aplicadas en las monacitas, permiten detectar variaciones significativas en los cristales. Las monacitas transparentes presentan distribución uniforme de los elementos, con ausencia de componentes extraños o bien en muy baja proporción; mientras que las monacitas turbias, muestran variable concentración de impurezas y alteraciones, lo que las hace menos adecuadas para datar.

 


Figura 10. A: Monacita idiomorfa amarillenta del Granito El Brealito. B: Monacita idiomorfa del Granito El Alto. C: Circón euhedral magmático del Granito El alto. D: Circón detrítico recristalizado euhedral del Granito Rancagua. / Figure 10. A: Yellowish idiomorph monazite of El Brealito granite. B: Idiomorph Monazite from El Alto granite. C: Magmatic euhedral zircon from El Alto granite. D: Euhedral recrystallized detrital zircon of Rancagua granite.

 

 

Para alcanzar resultados confables y ajustar la secuencia temporal de los acontecimientos metamórf-co-intrusivos en la Cordillera Oriental y su integración en el contexto regional, fue fundamental la adecuada selección del material a procesar, para lo cual se obtuvieron trece (13) grandes muestras (50 a 60 kg c/u) de rocas representativas de las localidades seleccionadas en las sierras. Asimismo, en las T-T de El Alto y Vallecito, se tomaron 30 muestras representativas, distribuidas entre las zonas interna y externa de los plutones.

Para ampliar el panorama geológico regional de estas rocas y poder compararlas con los resultados obtenidos en trabajos anteriores, también se procesaron muestras de circón y monacita de los intrusivos de Aguas Calientes (trondhjemita), Tres Tetas (trond-hjemita), El Brealito (granito), La Angostura (granito) y Tacuil (granito), junto a las meta-sedimentitas de la Formación Puncoviscana en las localidades de Las Pampitas, Rancagua y Seclantás. También se evaluaron las edades de los aforamientos ígneo-metamórficos de La Paya, Vallecito, Las Cabritas, Incauca y Pumayaco.

Los resultados radiométricos obtenidos en las mo-nacitas son los que mejor ajustan las edades y per miten identificar las fases orogénicas a las que per tenecen los intr usivos. Las determinaciones en monacitas, mediante el diagrama convencional de concordia U- Pb, tiene la ventaja de dar las edades de los eventos geológicos, directamente sobre la curva de concordia, en contraste con las incertidum-bres de interpretación que se tienen con los circones que generan las discordias (Pasteels, 1970; Grauert et al., 1974; Schärer y Alegre, 1983).

Edades isotópicas U-Pb en monacita y circón

En el diagrama de concordia de la figura 11, se muestran las relaciones isotópicas 206Pb/238U vs. 207Pb/235U, en monacitas claras, de diferentes granu-lometrías, que presentan elipses de error pequeñas de los intrusivos estudiados, como una síntesis integrada de edades de cristalización magmática entre 480 y 460 Ma, en los cuerpos de Aguas Calientes, Tres Tetas, Tacuil, El Brealito, La Paya, Vallecito y La Angostura.

Por otra par te, los estudios por cátodo-luminiscencia de los circones de la Granodiorita El Brealito y del Granito Tacuil, muestran que los mismos son homogéneos, como resultado de un estadio único de cristalización, a diferencia de los circones encontrados en los otros intr usivos de la sier ra, que muestran re-cristalización parcial y zonación en los g ranos, resultantes de varias etapas de crecimiento.

 


Figura 11. Diagrama concordia con elipses de error de monacitas en granitoides de la Cordillera Oriental y la Faja Eruptiva Oriental de la Puna. Abreviaturas: AGCAL: Aguas Calientes; TRETE: Tres Tetas; TACU: Tacuil; BREAL-1: El Brealito; PAY-2: La Paya; VAL-1: Vallecito; ANG-1: La Angostura. / Figure 11. Monazite concordia diagram with error ellipses of granitoids of Eastern Cordillera and Faja Eruptiva Oriental de la Puna. Abbreviations: AGCAL: Aguas Calientes; TRETE: Tres Tetas; TACU: Tacuil; BREAL-1: El Brealito; PAY-2: La Paya; VAL-1: Vallecito; ANG-1: La Angostura.

 

 

En el diag rama convencional concordia-discordia de la figura 12A, las deter minaciones evidencian que las monacitas claras son las más adecuadas para datar, por su concordancia. Las monacitas turbias muestran cier ta dispersión como en la trondhjemita El Brealito, pero cuando se las trata con HNO3 tienden a alinearse sobre la concordia, con la edad de 472 Ma. Asimismo, las monacitas claras dan edades algo mayores que las turbias. La figura 12B que muestra la distribución de edades concordantes de las relaciones 206Pb/238U vs. 207Pb/235U en 473 Ma, con

las distintas g ranulometrías de monacitas claras del mon-zogranito Tacuil, en la Faja Er uptiva Oriental de la Puna. El muestreo de las migmatitas del Complejo La Paya en la zona de El Alto, se realizó a >500 m de distancia de la trondhjemita. Las monacitas clásticas muestran sobre-crecimientos acaecidos durante la migmatización, que se hacen evidentes con los estudios por cátodo-luminiscencia. La figura 13A, muestra en el diag rama concordia que las monacitas de los intr usivos El Alto y Las Pampitas dan 467 Ma, utilizando diferentes g ranulometrías y tratadas con HNO3; mientras que los de Vallecito (Figura 13B) también utilizando las diferentes g ranulometrías dan 467,5 Ma. Asimismo, las dataciones realizadas utilizando las diferentes g ranulometrías de monacitas, no muestran diferencias significativas en los resultados.

 


Figura 12. Diagramas concordia con las elipses de error de diferentes fracciones granulométricas de monacita. A: Monzogranito El Brealito en el sur de la Sierra de Cachi y B: Monzogranito Tacuil en la Faja eruptiva de la Puna Oriental. / Figure 12. Concordia diagrams with er ror ellipses of different monaz ite granulometric fractions. A: El Brealito monzogranite in the south of Sier ra de Cachi. B: Tacuil monzogranite in the Faja Eruptiva of Puna Oriental.
Figura 13. Diagramas concordia de monacitas con la proyección de los valores de las fracciones granu-lométricas y de muestras tratadas con HNO3. A: Trondhjemita El Alto (PAY-2) y migmatitas Las Pampitas (LAPAM-1). B: Idem, trondhjemita Vallecito. / Figure 13. Monazite concordia diagrams with error ellipses of different granulometric fractions and samples with HNO3 treated. A: El Alto trondhjemite ( PAY-2) and Las Pampitas migmatites (LAPAM-1). B: Idem, Vallecito trondhjemite.

 


Figura 14. Diagrama concordia U-Pb de monacitas cogenéticas turbias y transparentes con las elipses de error de diferentes fracciones granu-lométricas en las trodhjemitas Aguas Calientes y El Alto (AGCAL-1, PAY-2) y de granitos El Brealito y La Angostura (BREAL-1, ANG-1). / Figure 14. Concordia diqeram U-Pb of oosenéc moríante tMíbid and tmnsparent with error elipses f dfferent gmiubmetiic fiacáms in Agías Calientes and El Abo tmdh/emites (AGCAL-1, PAY-2), and El Breaito andPa Angpstitra gmiites (BBEAL-Í, ANG -1). Figura 15. Diagrama concordia U-Pb de monacitas cogenéticas turbias y transparentes con las elipses de error de diferentes granulometrías en la trondhjemita Aguas Calientes (AGCAL-1) y una fracción de monacitas claras y transparentes de la trondhjemita Tres Tetas (TRETE-1). Muestras tratadas con HCl y abrasión superficial. / Figure 15. Manante concordia diq>ram U-Pb with error elipses of dfferent gmiiíbmetnc fraiÉons tiffbid and transparent of Agm Calientes trondlyemite (AGCAL-1) and a fraéon of monote ckar to tmnsparent f Tres Tetas trondhjemite (TBETE- 1). Sampks siéjected to attack with HCl and supefdal abrasmn

 

 

Calientes y del Álcali-granito La Paya,, los cuales se comparan con los circones detríticos de las psamitas de la Formación Puncoviscana.

En las T-T de El Alto, las relaciones 206Pb/238U vs. 207Pb/235U de la discordia de circones detríticos in-tersecta a la concordia en 481+14/-16 Ma, sin mostrar diferencias entre las diferentes granulometrías utilizadas (Figura 16). Esta trondhjemita es el único intrusivo, con circones monofásicos homogéneos, que se aproximan a los valores obtenidos con las monacitas idio-mórfas claras de 467 Ma presentes en la trondhjemita.

Las dataciones, U/Pb en migmatitas y corneadas, en las localidades de Las Pampitas y La Paya, determina con circones 468 Ma? (aunque con cierta incertidumbre estadística), que se asemeja al valor de 467 Ma, obtenido con monacitas (Figura 17A). Asimismo el Granito Brealito (Figura 17B) contiene poblaciones cogenéticas de circones detríticos que determinan una edad de intersección de la discordia de 442 Ma y con una intersección superior de 1370 Ma (datos en Tabla 5).

Isotopía Rb-Sr: Asimilación de roca de campo por los granitoides

El método de isócronas Rb-Sr se utiliza para determinar la edad de rocas y minerales, en condiciones adecuadas. Asimismo, las relaciones isotópicas Rb-Sr también permiten obtener información sobre el área fuente de las rocas ígneas (Faure y Powell, 1972; Faure, 1986), por lo que se aplicaron dichas relaciones isotópicas en quince muestras de T-T, obtenidas de los intrusivos: El Alto, Vallecito, La Angostura, Tres Tetas, Aguas Calientes, El Brealito, Incauca y Tacuil, al igual que en la dacita de Seclantás.

Dichos valores fueron obtenidos sobre roca total y proyectados en los diagramas de isócronas (Tabla 3). Los criterios de homogeneidad geológica fueron establecidos en base a las relaciones iniciales de 87Sr/86Sr y 87Rb/86Sr, así como por sus concentraciones en diferentes áreas de los intrusivos. En las áreas centrales de los intrusivos, los valores medidos son bajos y muestran bajas variaciones en las relaciones de Rb-Sr, dichos valores fueron contrastados con los de las zonas de margen y techo, que tienen relaciones más altas, las cuales son decisivas para establecer la pendiente de la recta de regresión utilizanso los valores de la muestra PAY-2, que permite calcular una línea de referencia de 513 Ma? (Cámbrico alto), la cual no se considera una isócrona, debido a la falta de una completa homogenización isotópica del estroncio (Figura 18).

 


Figura 16. Fracciones granulométricas de circones en el diagrama discordia de la T-T El Alto. La intersección de la discordia determina una edad de 481 +14/-16 Ma. Las monacitas dan en la concordia 467 Ma. Detalle: edad determinada con elipses de error de diferentes granulometrías de monacitas claras y turbias. / Figure 16. Zircon granulometric fractions in discordia diagram qf El Alto T-T. The intersecüon qf discordia Une determine an age qf 481 + 14/-16 My. Concordant ckar mona^ite determine an age qf 467 My. Detail: the age determined with different granulometric error ellipses qf mona^te ckar and turbid.

 


Figura 17. Diagramas discordia 206Pb/238U versus 207Pb/235U . A: Edad de 468 Ma definida por circones detríticos idiomorfos claros, redondeados transparentes y marrones. Ellos corresponden a un xenolito derivado de la For mación Puncoviscana incluido en las mig-matitas de Las Pampitas, cuya edad es similar a las monacitas del Granito La Paya en 467 Ma. B: Discordia de cinco fracciones detríticas cogenéticas de circones del granito El Brealito. La cur va define una intersección inferior en 442 Ma, y una superior en 1370 Ma (datos en Tabla 5). / Figure 17. Discordia diagrams 206Pb/238U versus 207Pb/235U . A: An age of 468 My is defined by detrital z ircons clear idiomor phic, transpar ent and br own r ounded. They ar e in the xenolith, deri ved fr om Puncoviscana For mation, included in the migmatites of Las Pampitas. This age is similar to 467 My defined by the monaz ite of La Paya granite. B: Discordia of fve cogenetic detritic fractions of z ir cons obtained fr om El Br ealito granite. The cur ve define a low er intersection at 442 My, with an upper intersection at 1370 My (data in Table 5).

 

 

Para establecer la relación genética de los intrusivos con la roca de caja, fue necesario cuan-tificar el grado de contaminación cortical de los fundidos para lo cual se adoptó un modelo de mezcla, con dos componentes sedimentarios, una "pelita A" con el valor de 0,7187 y una "psa-mita B" con el valor de 0,7153, los cuales se consideran como miembros extremos, a los que se suma un "fundido C" con un valor de 0,7032, el cual corresponde a la composición de la Trond-hjemita Vallecito (Figura 19A). En la proyección de los análisis en el diagrama 87Sr/86Sr versus Sr (ppm) se acota su rango de variación.

Según Langmuir et al. (1978), la mezcla de dos componentes desarrollan hipérbolas: (a) de trondhjemita/pelita, y (b) de trondhjemita/psamita, que evidencia la contaminación de la trond-hjemita Incauca INCA-1) en el 10 - 20%, en las zonas marginales; mientras que en la zona central de Aguas Calientes (AGCAL-1) habría asimilado <5% de roca de campo. Asimismo, las rocas obtenidas en el entorno de xenolitos de El Alto (PAY-2) y en la zona de techo del Plutón Aguas Calientes (AGCAL-1), muestran mayor contaminación. Estos resultados son coherentes con los datos experimentales y teóricos de la mecánica de fuidos en cámaras de magma que ascienden y evidencian el mayor volumen de asimilación en el techo de los plutones (Huppert y Sparks, 1988; Campbell y Turner, 1987). El gráfico de las concentraciones reciprocas de Sr (ppm) versus las relaciones 87Sr/86Sr (Figura 19b) permite la transformación de las hipérbolas en dos rectas: (a) trondhjemita/pelita, y (b) trondhjemita/psamita. Los puntos representan a los productos de mezcla de una matriz lineal. La alta dispersión de los valores de referencia de las rocas sedimentarias, indica gran heterogeneidad composicional.

 


Figura 18. Diagrama de isócronas Rb-Sr de las trondhjemitas El Alto, Vallecito, Aguas Calientes, Tres Tetas e Incauca (PAY-2, VAL-1, AGCAL-1, TRETE-1, INCA-1). La curva de 513 Ma?, fue calculada para la muestra (PAY-2) que sólo refeja una edad de referencia de los intrusivos. / Figure 18. Rb-Sr isochronous diagram for El Alto, Vallecito, Aguas Calientes, Tres Tetas and Incauca trondhjemites (PAY-2, VAL-1, AGCAL-1, TRETE-1, INCA-1). Regression reference line of 513 My?, is calculated for the sample (PAY-2) that only refects a reference age of plutons.

 


Figura 19. Relaciones isotópicas 87Sr/86Sr versus Sr (ppm), en roca total de tonalitas-trondhjemitas, granitos-grano-dioritas, álcali-granitos y meta-sedimentos de la Formación Puncoviscana, recalculadas para 470 Ma. A: La hipérbola de mezcla (a) fue calculada para mezclas de: pelitas/trondhjemitas y (b) para la mezcla de psamitas/trondhjemitas. B: Relaciones isotópicas 87Sr/86Sr re-calculadas con dependencia de la reciproca de las concentraciones, curva (a) pelitas/ trondhjemitas y (b) psamitas/trondhjemitas. / Figure 19. Isotopic ratios 87Sr/ 86Sr versus Sr (ppm) concentration, in whole rock of tonalite-trondhjemite, granite-granodiorite, alkali-granites and meta-sediments of Puncoviscana Formation, recalculated for 470 My. A: Mixing hyperbole (a) it was calculated for the member of mixture of pelite/trondhjemite and (b) for the mixture of psammite/ trondhjemite. B: Isotopic ratios 87Sr/86Sr recalculated depending on the reciprocal of the concentration, curve (a) pelite/trondhjemite, and (b) psammite/trondhjemite.

 

Los granitoides de la Sierra de Cachi, deben sus altos coeficientes iniciales de 87Sr/86Sr a herencia cortical, con valores en La Angostura (ANG-1: 0,7100; ANG-5: 0,7118); El Brealito (BREAL-1: 0,7146) y en la Faja eruptiva de la Puna en Tacuil (TACU-1: 0,7148). Esto también se cumple con los clastos de dacitas en Seclantás (SEC-1: 0,7183). La superposición de los valores isotópicos de Sr en los granitoides El Brealito y Tacuil, con los sedimentos psamíticos, evidenciaría su origen por anatéxis de la Formación Puncoviscana. En el granito La Angostura, los valores son más bajos, lo cual indicaría un componente cortical dominante, con aporte de material básico (relación 9:1), los cuales serían los materiales de partida para la generación de un magma de composición intermedia. Por su parte, los álcaligranitos muestran concentraciones de isótopos de Sr, similares a las pelitas.

Consideraciones geológicas

Las rocas intrusivas, de las sierras de Paler-mo, Cachi y Molinos se han generado durante el Ciclo Famatiniano, que habría ocurrido entre los 481 y 453 Ma, según los resultados de las dataciones U-Pb sobre circones y especialmente en monacitas, obtenidos para los diferentes plutones. A diferencia del magmatismo del Sistema de Famatina, han desarrollado caracteres particulares que no se detectan en otras localidades de la Puna, Cordillera Oriental y Sierras Pampeanas, lo que lleva a proponer diferentes hipótesis petrogenéticas (Figura 20).

 


Figura 20. Mapa esquemático con la ubicación de los intrusivos y sus edades isotópicas. / Figure 20. Reference map with location of different plutons and their isotopic ages.

En la interpretación de las condiciones de las intrusiones es de especial interés y altamente significativo, que las T-T tienen relaciones K2O/ Na2O <1, mientras que las G-G la relación es >1. Asimismo, es notable la amplia variación composicional de las plagioclasas, que denota falta de equilibrio durante el enfriamiento y ascenso, permitiendo que se vayan formando cristales de plagioclasas cada vez más sódicas o directamente feldespatos alcalinos en las grano-dioritas-granitos. Los extremos composicionales de los feldespatos indicarían un campo de temperaturas comprendido entre los 1000º C y los 800º C, según los datos experimentales de Yoder et al. (1957) bajo una presión de 5kb/PH2O. Estos datos constituyen una fuerte evidencia sobre el relativamente rápido ascenso de los intrusivos de pequeño volumen. En el mismo sentido puede aplicarse a la presencia relíctica de piroxenos (diópsido, hedenbergita y augita), establecida por Schön (1991), que no llegaron a transformarse en silicatos ferro-magnesianos hidratados estables a más bajas temperaturas, lo que estaría indicando falta de equilibrio en el magma durante el ascenso y enfriamiento relativamente rápido, evidenciando contenidos más altos en volátiles para las tonalitas-trondhjemitas (T-T: 0,81%), que en las granodioritas-granitos (G-G: 0,51%).

En el diagrama P2O5 vs. Zr de Winchester y Floyd (1977) (Figura 5 O), los intrusivos muestran caracteres tholeíticos que podrían estar evidenciando los fenómenos terminales distensivos o transtensivos en un arco magmático continental o de borde continental activo, desarrollado en este período, con subducción lenta o ausente, en esta región de la cuenca ordovícica. La mayoría de los intrusivos muestran caracteres cálcicos, calco-alcalinos, alcalino-cálcicos y sólo los granitos La Paya e Incauca evidencian atributos alcalinos (Figura 7B). Esto apuntaría en teoría, al desarrollo de un ciclo tectónico-magmático completo de evolución (Frost et al., 2001; Brown et al., 1984).

Las evidencias geoquímicas mostradas en los diferentes diagramas petrogenéticos, ayudana interpretar que los plutones podrían haberse generado en distintos niveles corticales, o bien a partir de diferentes protolitos, con probable participación de material híbrido, volcano-sedimentario cuya presencia está documentada y que es típica para un arco magmático generado en un borde continental activo o en un arco de islas continental.

La llamativa y singular la asociación de T-T con G-G, muestra variaciones en las relaciones iniciales 87Sr/86Sr entre 0,70330 y 0,70394, que corresponderían a fuentes diferentes para las granodioritas-granitos, que derivarían esencialmente de meta-sedimentos, con relaciones de estroncio entre 0,71275 y 0,71327, mientras que en la génesis de las trondhjemitas-tonalitas, participarían basaltos tholeíticos. El álcali-granito de La Paya muestra contenidos de tierras raras comparables con las trondhjemitas, pero con un comportamiento isotópico diferente, la cual sería correlacionable con las variaciones observadas en las rocas sedimentarias de la Formación Puncoviscana.

Las migmatitas y gneises de la Sierra de Cachi, muestran distribución espacial y relaciones geológicas, que permiten suponer se han originado por eventos dinamo-térmicos de me-tamorfsmo regional, relacionados con el mismo evento magmático- tectónico-metamórfico de edad ordovícica, con diferencias en los procesos actuantes.

Considerando el desarrollo de extensas áreas de gneises y migmatitas del Complejo La Paya, desarrolladas a partir de una fuente meta-sedimentaria que podría corresponder, al menos en parte, a la Formación Puncoviscana, como lo indican las relaciones geológicas y los circones incluidos en las mismas, junto a las relaciones isotópicas determinadas, sugieren que su génesis se iniciaría con fenómenos de meta-morfsmo regional dinamo-térmico, asociado a la subducción del inicio del Ciclo Famatiniano, que en niveles profundos desencadenaría el desarrollo de gneises y migmatitas, que por inestabilidad gravitacional tenderían a ascender, dando lugar al desarrollo de domos térmicos. En el mismo ambiente, pero a mayor profundidad y relacionado probablemente con un período transtensivo, que generaría fundidos anatécticos (granitoides sin-tectónicos) por ascenso de fundidos básicos de origen mantélico que perforarían a las rocas metamórficas, dando lugar a los plutones tonalí-tico-trondhjemíticos, que durante los fenómenos de cristalización fraccionada forman los magmas granodiorítico-graníticos de carácter tardío-tectónico, que a su vez generan aureolas de meta-morfsmo térmico, con desarrollo de esquistos y flitas con nódulos de cordierita, biotita y clorita, las cuales pasan gradualmente a las pizarras de la Formación Puncoviscana.

Esta interpretación se ajusta con las da-taciones realizadas en la zona de La Angostura, donde Sola et al. (2006) establecen una edad U-Pb en circones de 466,5+/-3 Ma, en el granito sin-tectónico anatéctico Pumayaco que forma parte de las migmatitas, mientras que el granito post-tectónico La Angostura que fue datado por Lork et al. (1989, 1990) en 453+25/-27 Ma, en circones. Dicho valor es coherente con la edad de la monacita de 462+/-1 Ma, poniendo evidencia que el proceso metamórf-co-magmático responde a un evento único desarrollado en el Ordovícico.

En la generación magmática habría participación de magma tholeítico como lo propone Galliski et al. (1983, 1990), que estaría relacionado genéticamente con zonas distensivas de un retro-arco primitivo, como parecen indicarlo la per-aluminosidad y localmente la abundancia de sodio. Méndez et al. (2006) sostienen que el origen del magma trondhjemítico se asociaría con un probable cambio del ángulo la zona de subducción activa durante la evolución de arco Famatiniano, que favorecería los altos contenidos en sodio, debido a la fusión de la corteza baja o a la subducción de corteza oceánica. Lo que queda sin aclarar es la asociación de intrusivos cálcicos, calco-alcalinos y alcalino-cálcicos (Brown et al., 1984; Frost et al., 2001), que en conjunto tienen volúmenes relativamente restringidos en relación con la extensión de las rocas migmatíticas del Complejo La Paya. Los circones de la Formación Puncovis-cana, asimilados por los fundidos anatécticos, sólo se han disuelto parcialmente, debido al tiempo de residencia muy corto en el fundido, pero que se ajustan parcialmente, en algunos casos, a las edades de los intrusivos.

Conclusiones

Las rocas ígneas de la Cordillera Oriental constituyen dos grupos estrechamente relacionados en el campo y con caracteres petro-gráficos que les son particulares, los cuales se relacionan con sus correspondientes ambientes de formación y su evolución genética particular acaecida durante el ascenso en la corteza.

El grupo de las T-T, son bajas en potasio mostrando relaciones K2O/Na2O <1 y contenidos promedio de Na2O + K2O = 8,26%. Por su parte el grupo de las G-G son altas en potasio con relaciones K2O/Na2O >1 y contenidos promedio de Na2O + K2O = 6,01%.

La investigación de los circones contenidos en la Formación Puncoviscana, permite reconocer al menos dos agrupaciones, una de origen claramente detrítico, con formas redondeadas por abrasión, provenientes de terrenos erosionados más antiguos. Mientras, que los vol-canogénicos, tienen formas prismáticas y la zona de caída en la cuenca no debe estar a no más de 200 km, lo que evidencia la actividad piroclástica en la cuenca de deposición. Ambos grupos, que se reconocen en las corneanas y migmatitas del Complejo La Paya, mantienen gran parte de sus caracteres morfológicos originales.

En el norte de Argentina el complejo intrusivo de Santa Rosa de Tastil muestra edades según las fases, entre 541 y 513 Ma (Bachmann et al., 1987; Hauser, 2011; Augustsson et al., 2010), que corresponden a la culminación del Ciclo Pampeano, mientras que los intrusivos de las sierras de Cachi, Palermo y Molinos las edades ya corresponden al Ciclo Famatiniano, los cuales fueron datados con monacitas ígneas y circones detríticos que incluyen a: las granodioritas de Tacuil y Brealito con 470 Ma; la trondhjemita de La Paya con 468 Ma. El leuco-granito sin-tectónico de Pumayaco, en la zona migmatítica de La Angostura da 466,5+/-3 Ma en circones (Sola et al., 2010); así como el granito post-tectónico en la misma zona en monacitas da 462 +/-1Ma y con circones 457+/-27 Ma Lork et al. (1989). El granito Aguas Calientes dio en monacitas 478 Ma y las trondhjemitas Tres Tetas 481 Ma y Vallecito 467,5 Ma. En la trondhjemita de El Vallecito se obtuvo con circones homogéneos 488+14/-16 Ma, valores que entran en la elipse de error de edad de las monacitas (Figura 16). Por su parte el Granito Incauca da mediante Rb-Sr, 479+/-1 Ma, (Lork, inédito).

Las edades obtenidas evidencian que la actividad magmática en las sierras estudiadas, se habría desarrollado como un evento magmático, con edades entre 488 y 453 Ma, correspondientes al Ciclo Famatiniano.

Asimismo, en el valle de Río Blanco en las proximidades de Finca Colomé afora rocas basálticas volcánicas/sub-volcánicas con una edad U-Pb en circones de 496+/-3 Ma (Hauser, 2011), que por todas las evidencias sería predecesor del magmatismo plutónico de las Sierras de Palermo, Cachi y Molinos, ya que rocas basálticas habrían participado en la génesis de las trondhje-mitas, como lo sostienen Galliski y Miller (1989).

La distribución regional de los intrusivos y sus edades ordovícicas, se muestra en el esquema geológico de la figura 20 y en la Tabla 4.

Datos indirectos de la edad de la intrusión del álcali-granito de La Paya y el Granito Las Pampitas, se obtuvieron mediante circones detríticos marrones contenidos en las corneanas y migmatitas, que dan 468 Ma, que concuerdan con la edad de las monacitas ígneas del granito de 467 Ma (Figura 17A).

Las determinaciones en circones relícticos heredados, se limitan generalmente a las proximidades de los contactos de los intrusivos. Estas zonas de asimilación tienen alta contaminación, mientras que en el caso de la trondhje-mita El Vallecito presenta circones heredados y son los únicos circones geológica e isotópicamente significativos, con una edad de 488+14/-16 Ma (Figura 16).

Las relaciones iniciales 87Sr/86Sr y dataciones 87Rb/86Sr mediante isócronas de estos intrusivos, no siempre dan resultados confables, debido a las incertidumbres en su homogeniza-ción isotópica.

Los intrusivos G-G tienen relaciones iniciales 87Sr/86Sr más bajas que la Formación Puncoviscana, lo que apoyaría su génesis por anatexis de los meta-sedimentos que la forman; mientras que en tanto las T-T tienen valores que indicarían la participación de material básico.

Las edades de cristalización de las mona-citas en las rocas migmatíticas que rodean a las trondhjemitas de Las Pampitas y el Puesto El Alto, son coincidentes. Esto no significa que las migmatitas se hayan formado por metamorfs-mo de contacto, sino que responden a un evento de ascenso de domo térmico, relacionado con los intrusivos. En general las trondhjemitas están rodeadas por las migmatitas que como se expresa, no corresponden genéticamente a las aureolas de contacto, con sus caracteres texturales y su amplio desarrollo regional.

 

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Recibido: 05 de Junio 2019
Aceptado: 26 de Julio 2019

 

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